从浦东机场实践谈机场防汛防台风态势感知系统建设运行

□ 上海浦东国际机场 刘松涛/文

近年来，在数字中国战略的引领下，全国各地机场以民航局推出的“智慧机场”建设为抓手，大力推动数字化转型，取得了显著成效。但同时也面临不小的挑战，特别是在后疫情经济下行压力加大、企业提速发展复苏的背景下，真正发挥出数字化转型提升企业降本、增效、抗风险能力，成为各机场企业较为关注的问题。

防汛防台风一直是我国华东、中南等地区机场（特别是沿海地区机场）运行保障及应急管理的一项重要工作。为更好应对灾害天气影响，加强事前防备和事中联动，亟需加快推进机场防汛防台风数字化建设，解决短板弱项，进一步提升保障裕度和管理能级。本文通过介绍上海浦东国际机场（以下简称“浦东机场”）防汛防台风态势感知系统建设的背景、思路和实施路径等，提出了系统建设运行的相关建议，供行业参考。

系统建设背景

机场防汛防台风工作具有管理幅度、专业广度以及运行难度大的特点，如何通过数字化提升和智慧化赋能，将既有物防、人防、技防的措施机制进行一体整合和系统联动，构建起更为高效、顺畅的防汛防台风运行体系，需要切实厘清系统建设的工作脉络，理顺系统场景与现场保障的对应匹配关系，从而实现全场感知、实时调度和精准应对。

浦东机场地处东海之滨，受典型的亚热带季风气候和梅雨季节等影响，面临台风、暴雨、大风等灾害天气影响较为频繁，防汛防台风任务艰巨、责任重大。为此，浦东机场按照“前、主、后”汛期的阶段划分和“组织、预案、人员、物资、设备、措施”六到位原则，每年都在防汛防台风工作上投入大量精力，但仍属于物防、人防、技防的传统层面。如何更好挖掘既有防汛防台风设施和资源投入的保障潜力，适应浦东机场运行保障和应急管理的要求，需要在运行管理手段和方法上转变思路。

系统建设思路

在上位规划和内生压力两大因素的推动驱动下，一种既能“态势感知”又能“辅助决策”的思路应运而生，通过建设浦东机场防汛防台风态势感知系统，进一步精准研判、施策和管控，促进保障裕度和管理能级再上一个台阶。

（一）上位规划推动

在数字中国战略引领下，上海市建设数字城市和民航局建设“四型机场”，大力推进创新发展和智慧升级。上海机场集团制订了数字化转型、智慧化发展规划纲要和建设工作实施方案，围绕数字化到智能化再到智慧化“一条主线”，将新技术融合生产运行、服务、安全、商业、管理、物流、交通、能源环境等全业务领域。由此，以数字化转型驱动智慧机场建设成为大势所趋，新一代信息化、数字化技术在浦东机场防汛防台风领域开展大胆尝试。

（二）内生压力驱动

浦东机场自1999 年投入运营已有20 多年，其间经历两次扩建，目前正在进行四期建设。随着建成区域面积的逐步扩大，土地不断硬质化，自然蓄水减少，地表径流加速，地下通道、下穿道等难排易涝部位逐步增加，保障压力不断加大。另外，全球气候环境日益复杂，极端暴雨、狂风天气时有发生，应急难度成倍增加。这些因素的交织叠加，给现行设计标准下的浦东机场防汛防台风设施保障能力带来很大考验，加上浦东机场仍处于扩建中，有不少深基坑和开挖地段，防汛人手、设备有时难以及时调度、全面兼顾，也会出现疲于处突处险的状况。为此，浦东机场开展了防汛防台风信息化建设的局部探索，如泵站控制自动化等，对提升设施运行效率进行了有益尝试。这些探索尝试，积累了一定的建设经验，同时也有效夯实了防汛防台风态势感知系统建设的硬件基础，具备了一体化整合的先决条件。

系统建设运行的实施路径

近年来，浦东机场防汛防台风数字化建设奠定了基础，也存在很多不足，主要表现在：一是数字化底座已具备整合基础，但局部配置发展不平衡，需要以面带点整体布局配置；二是运行管理局部环节的“信息孤岛”障碍较为突出，缺少交互，需要以面促全整体协同互通；三是已建系统的信息数据格式标准不一，缺少筛选清理，需要分析提取，促进数据对接共享。

据此，浦东机场立足数字化转型、智慧化发展“一盘棋”，从整体面上加强顶层设计，按照“全面整合、提标扩容、智慧赋能”的策略，研究形成了防汛防台风“一张网”的建设思路，确立了“一屏全览、一网统管”的系统建设运行目标，并制订了系统建设蓝图规划，统筹推进浦东机场防汛防台风态势感知系统的建设开发任务。

（一）科学定制系统建设架构

为了切实厘清系统模型与运行模式的关系，做到相辅相成，对防汛防台风运行逻辑作了进一步推演，从“一张网”建设思路落地的角度，确立防汛防台风系统建设架构为“一图三网”，即防汛防台风“一张底图”、一级排水“一张网”、二级排水“一张网”和指挥调度“一张网”（见图1）。

图1：“一图三网”系统建设架构、浦东机场防汛防台风“一张底图”

1.“一张底图”。按照降雨径流和雨水收水的运行上下游关系，由浦东机场22 个网格片区构建，包括16 个强排区、4 个自排区、1 个大堤区和1 个河道区，成为浦东机场防汛防台风态势感知系统建设的地理坐标。

2.一级排水“一张网”和二级排水“一张网”。“一张底图”主要对应于一级和二级排水的运行规则构建，对于22 个网格片区，通过完善排水设施信息化系统，增补雨情、水情、风情等物联远程感知终端，形成一级排水“一张网”和二级排水“一张网”，使系统建设具有较为健全完备的数字化底座。

3.指挥调度“一张网”。基于“一张底图”，对22 个网格片区有针对性编制“一区一策”运行专案以及重点部位“一点一策”应急预案，明确运行保障和应急处突的标准流程，健全各个网格片区的指挥调度功能。

与系统建设同步，浦东机场建立了与“一图三网”建设架构相配套的技术规范体系。通过自下而上理顺数字终端层、数据交互层、应用组合层的相互耦合、互为支撑关系，进一步厘清系统的逻辑结构，统一技术规范。其中，数字终端层提供底层数据来源，即防汛防台风各类数字化底座，以及配套的机房、服务器、网络通信、网安设备等；数据交互层提供数据存储、计算、安全和服务等功能，即数据仓、各类总线等；应用组合层通过数据开发迭代进行实际应用，直观展示防汛防台风态势感知系统的各类应用和场景。

（二）全面搭建数字化底座

围绕浦东机场防汛防台风“一张网”，全面排摸系统建设的要素需求，整合完善数字化底座（见图2）。

图2：浦东机场防汛防台风“一张网”态势感知系统数字底座构成

1.运行面上。一体化整合雨量监测、风速监测、积水监测、管道监测、视频监控、排水系统、河道监测等功能设施，从降雨径流角度进一步理顺从道路收水、雨水管网、雨水泵站到河道水位、外海闸口的上下游关系，从防风角度摸清重点监测防范部位，整合增补雨量计、风速仪、积水尺、河道尺、管位仪等140 个，增设视频监控139 个，同步完成192 公里管网分布、16 个强排区的防汛泵站点位及雨水流向、127 个排口信息、281 个设备点位的梳理，通过铺设6 个图层实施分类管理，织密浦东机场防汛防台风“一张网”。

2.专业点上。重点通过深化一级、二级排水系统的信息化升级改造，完成24 座泵站水位信息、开泵数量、单泵流量、瞬时流量、排水量等运行数据和设备参数的一体化整合，采用上海吴淞零点同步校准水位高程，统一数据出口标准。

3.现场运维上。按照网格片区划分，增补车辆北斗定位和单兵PDA 终端55 个，实现感知触角在值班值守、运行车辆、保障队伍、应急物资等方面的延伸，进一步强化人员、物资、设备的统一调度。

通过物联、专线、4G/5G、定位等信息化技术，浦东机场全面构建防汛防台风“一张网”，实现全场雨情、水情、风情、工况的全域感知。

（三）分类赋能态势感知应用

按照防汛防台风运行全要素，对全部数字终端进行分类归整，将雨量计、风速仪、积水尺、河道尺、管位仪、视频监控、排水系统等归为19 类，根据不同要素的重要程度、相互耦合关系，定制5 类专项应用和3 类组合应用，在系统应用过程中逐步细化完善运行管控标准，开发强化应用集群模块的感知功能。

1.专项应用。雨量监测、风速监测、积水监测、排水系统监测、河道监测5 类专项应用，根据降雨径流和雨水收水关系单独构建感知模块。通过全面梳理设备工况、参数信息，分门别类设定控制标准和报警阀值，并建立数据库历史模型。结合阀值管理，实现对防汛防台风关键要素的全过程动态监测和态势感知；根据历史数据体征和积累，更好开展态势分析和趋势管理。比如雨量监测应用，可以按照蓝、黄、橙、红不同雨量等级，也可以根据浦东机场排水设计重现期标准（一年、三年、五年一遇等）设置阀值，分别用于预警等级管理和排水能力管理，辅以设备布点的颗粒度，实现精准监测。同时，雨量历史数据体征，能更好地研判同类雨情下的现场运行保障要求。

2.组合应用。网格运行、预警发布、应急处置3 类组合应用，按照不同要素的相互耦合关系，对数字终端进行差异组合构建感知模块，同步设置阀值，开展态势分析和趋势管理。网格运行的组合应用将积水尺、管位仪、视频监控、排水系统、车辆、人员、物资等进行整合，形成从降雨、积水、管道流向、泵站工况、河道到车辆方位、人员状态的一体化监测，一旦触发阀值报警，精准判定问题环节，同时网格内的运行全要素数据体征，能更加全面地反映运行趋势，提供辅助决策。预警发布的组合应用能有效启动并进行预案组织，确保人员、设备、物资、措施“四到位”。应急处置的组合应用能就近调动应急资源，快速进行现场处突。

（四）统筹部署“一网统管”体系

浦东机场防汛防台风全部要素和数字终端完成态势感知赋能后，围绕防汛防台风“一张网”，进一步对防汛防台风运行保障体系进行梳理，厘清防汛防台风上下游各环节的互为支撑关系，分门别类编制22 个网格片区“一区一策”运行专案和重点部位“一点一策”应急预案，细化分解不同雨情、风情、水情下积水排除、管道排空、开泵排水、水位调蓄，以及预警发布、点位值守、现场巡视、视频轮巡、应急处置等运行规则和手势。基于全场态势感知和整体联动部署，借助系统辅助决策，各运行环节各司其职，快速处置，实现防汛防台风指挥调度一屏全览、一网统管。

系统建设运行的相关建议

防汛防台风态势感知系统是浦东机场在大力推进“智慧机场”建设进程中，围绕自身运行保障的重点难点进行的积极探索，通过信息化数字化建设和智慧赋能，有效助力机场安全平稳运行和高效、快速、精准应急处突的重要支撑。按照系统建设推进计划，浦东机场防汛防台风态势感知系统已于2023 年上半年投入运行，经历了多场暴雨的洗礼，发挥出了较好的运行实效。经过总结经验，系统建设运行应关注以下几个关键环节：

（一）确立顶层设计是核心

顶层设计决定了系统建设的分层分类逻辑，由此构建的系统架构是否科学、完整、有效，直接影响着系统建设的成败，也是从传统管理方式转变为系统融合应用的“原点”。浦东机场防汛防台风相对于城市社区网络独立运行，自成体系；防汛防台风信息化数字化建设在国内机场也缺少案例经验可供借鉴。因此，前期需求分析和顶层设计务必想深、想透、想清，做好系统建设推演，构建形成与现行防汛防台风机制相辅相成的系统建设模型、逻辑架构和推进实施计划。

（二）加强运行资源联动是关键

传统管理尽管已建立了完整的运行方案和应急预案，但点多面广的现场态势和错综复杂的运行环节，还是会造成不同环节各自为阵、联动脱节的情况，处置方式上也多为集中会商或复盘推敲，难以提前预判或实时调整。因此，如何运用信息化手段，动态监测并关联提示，促进各环节有效联动，实现从事后向实时转变，成为系统建设的关键。一方面需要进一步厘清雨情、积水、管道、开泵、水位调蓄等各个上下游环节的关系，通过完善逻辑规则实施有效关联，并视情增添可视化、情景化功能，提高防汛防台风联动中的即时即视效果；同时，也要关注联动面，通过运行资源的合理划分，形成统一管理、分级联动。运行面切割过大或过小，都会影响联动效果，所以要通过反复检验，科学把握这个“度”。

（三）持续智慧赋能是方向

防汛防台风实现数字化后，如何有效智慧赋能，使系统不断具备智能乃至智慧功能，是今后努力的方向。当前阶段，首先要围绕从经验决策向数字决策、设施驱动向效率驱动的转变，深化对各类数据的收集、融合、交互、分析和提炼，在现行运行标准上形成对雨情、风情、水情的态势感知，进而配套建立积水排除、管道排空、开泵规则、水位调蓄等数据关系模型，助力应急处置和指挥调度，实现智能化的辅助决策。今后，通过大数据积累，构建“算法和算力”模型，开展“AI 系统”建设，努力实现智慧防汛防台风。

总之，在四型机场建设和智慧民航建设的大背景下，加强对机场防汛防台风态势感知系统的建设和运行实践，摸索出更为科学、有效的数字化转型的输出途径，对于提升相关机场的应急管理质量和运行效率具有较强的价值和意义。

（四）健全数字化底座是基础

浦东机场防汛防台风工作具有幅度、广度和难度大的特点，基于传统管理存在信息传递手段单一、现场状况反馈不及时、技防物防资源配置不全、信息化程度不一等问题，一定程度制约了系统建设。因此，横向上，需要全面整合全场防汛防台风人防、物防、技防等信息化资源，重点增补信息化盲点，实现管理广度上的全面覆盖；纵向上，需要对河道调蓄、泵站排水、管道监测、雨量监测、风力监测等业务领域统筹深化，使相对分散的设备形成专业化的分控子系统，实现业务分类的深度管理；同时，进一步加密现场数字终端的颗粒度，根据实际需要有针对性地拾遗补缺，确保风情、水情、雨情、工况的全域感知。